1、爱迪生爱迪生1879年制造的电灯泡年制造的电灯泡1采纳了阿普顿的建议采纳了阿普顿的建议 德国斯普林格抽气机德国斯普林格抽气机 2棉线碳化，作灯丝棉线碳化，作灯丝 3 45小时小时1879年年10月月21日日白炽灯的诞生日白炽灯的诞生日 Edmund GermerEdmund Germer一、荧光灯荧光灯的结构示意图荧光灯工作电路图荧光灯的能量转换 （1977年获得美国重大技术发明奖）年获得美国重大技术发明奖）发蓝光发蓝光 (峰值峰值450nm) 的铕激活的多铝酸钡的铕激活的多铝酸钡镁镁 (BaMg2Al16O27：Eu2+)发绿光发绿光 (峰值峰值543nm) 的铈、铽激活的多铝的铈、铽激活的
2、多铝酸镁酸镁 (MgAl11O19：Ce3+, Tb3+)发红光发红光 (峰值峰值611nm) 的铕激活的氧化钇的铕激活的氧化钇 (Y2O3：Eu3+)三种成分按一定比例混合，可以制三种成分按一定比例混合，可以制成成为为25006500K的的任意光色的荧任意光色的荧光灯光灯，达达80lm/w以上，平均显色指以上，平均显色指数达数达85。三、无电极荧光灯三、无电极荧光灯原理原理：将高频电波能量通过一定的方式耦：将高频电波能量通过一定的方式耦合进充有少量惰性气体和汞的球形玻璃管合进充有少量惰性气体和汞的球形玻璃管中，使管内气体放电，汞被激发产生中，使管内气体放电，汞被激发产生254nm紫外线，激发
3、管内壁发光材料涂层，紫外线，激发管内壁发光材料涂层，发出明亮的光。发出明亮的光。无电极荧光灯的特点无电极荧光灯的特点1 由于无电极，灯的寿命可达由于无电极，灯的寿命可达2-6万小时；万小时；2 目前光效可达目前光效可达65lm/W，是白炽灯的，是白炽灯的5倍；倍；3 使用的环境温度宽（可在使用的环境温度宽（可在-10正常工作），正常工作）， 直管荧光灯为直管荧光灯为5-40 ；4 形状、体积比标准白炽灯略大，适于形状、体积比标准白炽灯略大，适于70， 100W灯具；灯具；5 适于高处长时间照明处。适于高处长时间照明处。 灯的特性灯的特性白炽白炽 灯灯美国美国Intersource公司公司E灯灯
4、荷兰菲利浦荷兰菲利浦公司公司QL灯灯日本松下公日本松下公司无极灯司无极灯额定功率额定功率/W光通量光通量/lm光效光效/(lm/W)寿命寿命/h色温色温/K显色指数显色指数(Ra)功率因数功率因数工作频率工作频率/MHz燃点；位置燃点；位置热启动时间热启动时间/s100136013.61000270095约约1 任意任意瞬时瞬时25136054.42000027004000800.9513.56任意任意800.92.65任意任意800.913.56任意任意0.5美国，荷兰，日本的无电极荧光灯同白炽灯的性能对比 寿命光效功率显色指数宏源无极灯100000h7080Lm/W120W大于80广西威尔
5、特60000h6070Lm/W85W大于80飞利浦QL100000h70Lm/W55、85、165W大于80松下Everlight40000h/927W/GEGenura10000h48Lm/W23W82欧司郎Endura60000h80Lm/W150W/国内外无极灯产品的主要技术指标无电极荧光灯存在的问题无电极荧光灯存在的问题1 电磁污染问题电磁污染问题CISPR建议建议2.5-3.0MHz2 价格问题价格问题四、无汞荧光灯稀有气体和汞的共振谱线稀有气体和汞共振谱线/nmHeNeArKrXeHg59.1，58.474.4，73.6106.7，116.5123.6，116.5147.0，129
6、.6253.7，185.0平板型电介质绝缘层稀有气体荧光灯是最早的是最早的。低压汞灯低压汞灯中汞蒸气压极小，不足中汞蒸气压极小，不足133Pa；而而高压汞灯高压汞灯的汞蒸气压为低压汞灯的数的汞蒸气压为低压汞灯的数千倍，千倍，普通高压汞灯的蒸气压普通高压汞灯的蒸气压大约在大约在0.21MPa。主要产生主要产生254nm和和185nm，很微弱；很微弱；在在中，中，原子密度高原子密度高，原子间相原子间相互作用大，造成所谓压力加宽、碰撞加宽等互作用大，造成所谓压力加宽、碰撞加宽等现象，以致现象，以致404.9mn(紫紫)、435.8nm(蓝蓝)、546.1nm(绿绿)、577.0579.Onm(黄黄)
7、等等。在在高压汞灯的高压汞灯的中，中，太少，仅占总可见辐射的太少，仅占总可见辐射的1，与，与日光中的日光中的红光比例红光比例(约约12)相差甚远。相差甚远。因此，因此，高压汞灯的光色高压汞灯的光色显显，显色指显色指数低数低，仅为，仅为25，被照物体，被照物体不能很好地呈现原不能很好地呈现原有的颜色有的颜色，不宜用于，不宜用于对照明要求对照明要求较高较高的场所。的场所。 五、高压汞荧光灯高压汞荧光灯的结构图自镇流高压汞荧光灯的结构图高压汞荧光灯的能量转换YVO4：Eu3+ ；Y(V, P)O4：Eu3+ ；Y2(V, B)2O8：Eu3+ ；(Y, Eu, Bi)(VO4)(BO3)(PO4)
8、六、金属卤化物灯金属卤化物灯的结构图四类金属卤化物组合四类金属卤化物组合NaITIIInI3组合（组合（Na的的589nm橙色谱橙色谱带，带，TI的的535nm绿色谱线和绿色谱线和In的的411，451nm蓝色谱线，光效达蓝色谱线，光效达80lm/W；ScI3NaI组合，组合， 光效达光效达90-130lm/W；DyI3 TIIInI3组合，光效达组合，光效达70-80lm/W；SnI2SnBr2组合，光效达组合，光效达50-60lm/W。金属卤化物灯的发射光谱金属卤化物灯的发射光谱金属卤金属卤化物灯化物灯电极电极损失损失/W非辐非辐射损射损失失/W光辐射光辐射/W紫外紫外380nm以下以下可
9、见光可见光380760nm红外红外7602600nmNaTlInScNa系系DyIn系系Sn系系363836401541421001481546241297136128929838104108金属卤化物灯（金属卤化物灯（400W）的能量转换）的能量转换 七、高压钠灯高压钠灯的结构图高压钠灯的结构图高压钠灯（高压钠灯（400W）的能量转换）的能量转换 光效已达光效已达120lm/W，寿命，寿命24000H。电极电极损失损失/W非非辐辐射射损损失失/W光辐射光辐射/W紫外紫外380nm以下以下可见光可见光380760nm红外红外7602600nm24176211880种种类类 激发源激发源 激发源
10、的激发源的波长及状态波长及状态 激发源内激发源内发光材料发光材料表面的辐表面的辐射强度射强度/(W/m/(W/m2)2) 发光材发光材料发光料发光所占比所占比例例/% /% 主要用主要用途途 荧荧光光灯灯 在低压（在低压（1.0Pa1.0Pa）的汞）的汞和和0.5kPa0.5kPa的稀有气体的混的稀有气体的混合气体内的电弧放电的阳合气体内的电弧放电的阳极区内产生紫外辐射极区内产生紫外辐射 强强254nm254nm线谱及线谱及185nm185nm线谱等相线谱等相对弱谱线对弱谱线 250250450 450 约约85 85 普通照普通照明用明用（室内）（室内） 高压高压汞荧汞荧光灯光灯 在高压（约
11、在高压（约300kPa300kPa）的汞）的汞和和2.54.0kPa2.54.0kPa氩气的混合氩气的混合气体内的电弧放电的阳极气体内的电弧放电的阳极区内产生的紫外辐射区内产生的紫外辐射297nm297nm，313nm313nm365nm365nm的线谱和的线谱和400nm400nm以后的几以后的几个可见连续谱个可见连续谱 600600900900约约20 20 普通照普通照明用明用（室外）（室外）金属金属卤化卤化物灯物灯 1 120kPa20kPa的金属卤化物和的金属卤化物和几百几百kPakPa的汞的混合气体内的汞的混合气体内电弧放电阳极区产生的紫电弧放电阳极区产生的紫外辐射外辐射 不同种类
12、的不同种类的 金金属引起的线谱属引起的线谱或连续谱或连续谱 2 2以下以下 普通照普通照明用明用（室内，（室内，外）外）种种类类激发源激发源 激发源的激发源的波长及状态波长及状态 激发源内发光激发源内发光材料表面的辐材料表面的辐射强度射强度/(W/m/(W/m2)2)发光材发光材料发光料发光所占比所占比例例/%/%主要用途主要用途 荧光荧光辉光辉光灯灯515kPa的的Xe或者是或者是Kr中中的辉光放电的负辉光中产的辉光放电的负辉光中产生的紫外辐射生的紫外辐射400nm之后之后的线谱系列的线谱系列102090以上以上显示用显示用荧光荧光信号信号管灯管灯低压的汞和低压的汞和0.3kPa的的Ar的的
13、混合气体中的辉光放电的混合气体中的辉光放电的阳极区产生的紫外辐射阳极区产生的紫外辐射254nm的线的线谱谱50100约约80广告灯用广告灯用冷阴冷阴极荧极荧光灯光灯低压的汞和低压的汞和0.3kPa的的Ar的的混合气体或混合气体或0.21.0kPa的的稀有气体中的辉光放电阳稀有气体中的辉光放电阳极区产生的紫外辐射极区产生的紫外辐射254nm的线的线谱或谱或400nm的线的线谱系列谱系列50150约约80液晶显示液晶显示（电视等）（电视等）的照明的照明无电无电极荧极荧光灯光灯通过高频电波使低压汞和通过高频电波使低压汞和Ar的混合气体放电产生的的混合气体放电产生的紫外辐射紫外辐射254nm的线的线谱
14、谱100200约约85普通照明普通照明用用发光材料的性能要求发光材料的性能要求1 发光材料能充分的吸收发光材料能充分的吸收254nm紫外线，并紫外线，并有效把其转换为可见光；有效把其转换为可见光；2 在在285-720nm范围内具有适宜的发光光谱；范围内具有适宜的发光光谱；3 具有良好的颗粒特性和分散性；具有良好的颗粒特性和分散性；4具有较高的耐热温度特性；具有较高的耐热温度特性；5具有一定的耐紫外辐照和离子轰击的稳定具有一定的耐紫外辐照和离子轰击的稳定性。性。荧光灯的紫外辐射和管内径的关系吸收能量后，经过转换和储存，发射一定强度的可见光，虽然发光强度较弱，但持续时间长，且不需要另提供驱动能源
15、，可以作为弱光源。l放射性发光材料l长时发光材料l镭（226Ra）：粒子，射线和氡射线l氚（3H）：为纯的粒子放射源，能量为0.018MeV，半衰期为12.6年，自有程为4.3mml钷（147Pm）：射线源，能量为0.229MeV，半衰期为2.65年l碳（14C）l对射线具有高度灵敏度的ZnS：Cu荧光体的制备l将3H载体或147Pm的盐溶液包裹在荧光体表面，制成发光材料l将发光材料与耐紫外线的有机聚合物灯调配成涂料简称简称，又称，又称。它是一类。它是一类吸收太阳光或人工光源吸收太阳光或人工光源所产生的光所产生的光发出可见光，而且发出可见光，而且在激发停止后在激发停止后仍可仍可的物质。的物质。
16、不消耗电能不消耗电能，但能，但能把吸收的把吸收的天然光等储存起来天然光等储存起来，在较暗的环境中在较暗的环境中呈现出呈现出明亮可辨的明亮可辨的，具有，具有，可起到，可起到指示照明指示照明和和装饰照明装饰照明的作用，是一种的作用，是一种“绿色绿色”光源材料。光源材料。是研究和应用是研究和应用最早的发光最早的发光材料材料，有关它的研究已有，有关它的研究已有140多年的历史。多年的历史。常用的常用的主要是主要是和和荧光体。荧光体。最近一些年来，最近一些年来，稀土激活的稀土激活的和和成为成为长余辉材料的主体长余辉材料的主体，代表，代表了长余辉材料研究开发的发展趋势。了长余辉材料研究开发的发展趋势。 长
17、余辉材料的长余辉材料的发光发光颜色较为丰富颜色较为丰富，尤其是，尤其是是其他基是其他基质长余辉材料尚无法实现的。质长余辉材料尚无法实现的。 ZnS：Eu2+ ；SrS：Eu2+, Er3+ ；Ca1-xSrxS：Eu2+, Dy3+, Er3+ 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是指稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是指以以为基质，为基质，等中重稀土的离等中重稀土的离子为子为的发光材料。的发光材料。稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有有SrAl2O4：Eu2+SrAl2O4：Eu2+ ， Dy3+Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+ CaAl2O4：Eu2+，Nd
18、3+等等。它们发射从它们发射从到到的光，峰值分的光，峰值分布在布在范围，范围，发光亮度高发光亮度高，余辉余辉时间长时间长，有文献报道，样品，有文献报道，样品在暗室中放置在暗室中放置50h后后仍可见清晰的发光。仍可见清晰的发光。在在中，研究最多、应用最普中，研究最多、应用最普遍的是遍的是SrAl2O4：Eu2+, Dy3+ 。由日亚公司开发的由日亚公司开发的Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+，其发射主峰在，其发射主峰在490nm，与人眼，与人眼暗视觉暗视觉峰值接近，具有目前峰值接近，具有目前最长的余辉时间最长的余辉时间，为，为SrAl2O4：Eu2+, Dy3+的的两倍。两倍。 Sr2Mg
19、Si2O7:Eu,Dy长时发光材料的激发光谱（a）和发射光谱（b)将长余辉材料制成将长余辉材料制成发光涂料发光涂料、发光油墨发光油墨、发光塑料发光塑料、发光纤维发光纤维、发光纸张发光纸张、发光玻发光玻璃璃、发光陶瓷发光陶瓷、发光搪瓷发光搪瓷和和发光混凝土发光混凝土可用于可用于安全应急安全应急、交通运输交通运输、建筑装潢建筑装潢、仪仪表表、电气开关显示电气开关显示以及以及日用消费品装饰日用消费品装饰等诸等诸多方面。多方面。长余辉材料及其制品用于长余辉材料及其制品用于，如，如消防安全设施消防安全设施、器材的标志器材的标志，救生救生器材标志器材标志、紧急疏散标志紧急疏散标志、应急指示照明应急指示照明
20、和和军事设施军事设施的隐蔽照明。的隐蔽照明。如日本将如日本将用于某些特殊场合的用于某些特殊场合的。据报道，在美国据报道，在美国“9.11”事件中事件中在人员疏散过程中在人员疏散过程中起了重要的作用。起了重要的作用。利用含利用含长余辉材料的纤维制造的发光织长余辉材料的纤维制造的发光织物物，可以制成，可以制成消防服消防服、救生衣救生衣等，用于紧急等，用于紧急情况。情况。 在在，长余辉材料用于，长余辉材料用于，如，如路标路标、护栏护栏、地铁出口地铁出口、临时临时防护线防护线等；等；在飞机、船舶、火车及汽车上涂以长余在飞机、船舶、火车及汽车上涂以长余辉标志，辉标志，目标明显目标明显，可，可减少意外事故
21、的发生减少意外事故的发生。美国利用美国利用，制成，制成夜间夜间在道路上执勤人员在道路上执勤人员的衣服。的衣服。长余辉材料用在长余辉材料用在方面，可以方面，可以室内外环境室内外环境，简便醒目简便醒目，节约节约电能电能。英国一家公司将英国一家公司将涂于楼道，涂于楼道，白昼储光白昼储光，夜间释放光能夜间释放光能，长期循环以，长期循环以。还可用于还可用于、夜间或黑暗环境、夜间或黑暗环境需要显示部位的指示，如需要显示部位的指示，如暗室座位号码暗室座位号码、电源开关显示电源开关显示。长余辉材料还可用于长余辉材料还可用于、的指示，的指示，如，如发光发光工艺品工艺品、发光玩具发光玩具、发光渔具发光渔具等。等。
22、德国利用德国利用印刷印刷，在，在无照明的情况下仍然可以阅读。无照明的情况下仍然可以阅读。 所所涉及的应用领域涉及的应用领域相当广相当广泛，其泛，其制品的种类制品的种类很多。很多。其中其中发光涂料发光涂料、油墨油墨、塑料塑料、纤维纤维等等制品的制备方法主要是把制品的制备方法主要是把搀杂于搀杂于中，中，工艺工艺比较简单比较简单，长余辉材料，长余辉材料不经受高温处理不经受高温处理。长余辉长余辉、和和的的制造工艺较为复杂制造工艺较为复杂，主要是因为，主要是因为在这些制品的制造过程中在这些制品的制造过程中需要进行需要进行。尽管尽管本身就是一种本身就是一种功能陶功能陶瓷材料瓷材料，但它的，但它的是有一定限
23、度的是有一定限度的，的影响很的影响很大，随着灼烧大，随着灼烧温度的升高温度的升高，发光亮度发光亮度急剧急剧下降，甚至发生下降，甚至发生荧光猝灭荧光猝灭。l涂料l陶瓷l玻璃世界电光源的发展趋势世界电光源的发展趋势(1)(1)稀土荧光灯为主的高效节能器具逐渐取代白炽灯。稀土荧光灯为主的高效节能器具逐渐取代白炽灯。(2)(2)我国稀土荧光灯的发展与西方国家相比有一定差距。我国稀土荧光灯的发展与西方国家相比有一定差距。(3)(3)国家国家 十五十五 规划，到规划，到20052005年荧光灯将占我国电光源总年荧光灯将占我国电光源总量的量的30%30%，其中稀土三基色荧光灯占荧光灯总量的比例不，其中稀土三基色荧光灯占荧光灯总量的比例不低于低于40%40%，稀土三基色荧光灯的年需求增长率不低于，稀土三基色荧光灯的年需求增长率不低于45%45%。19981998年，日本稀土荧光灯与白炽灯的产量比是年，日本稀土荧光灯与白炽灯的产量比是10.410.4， 而我国目前白炽灯产量远大于荧光灯，更不用说稀土荧光而我国目前白炽灯产量远大于荧光灯，更不用说稀土荧光灯了。灯了。
